基于相参X-波段海洋雷达的海表轮廓测量研究

X-波段海洋雷达测量所得海面散射单元的多普勒信息与散射单元的雷达视向速度密切相关。首先,基于符号多普勒估计方法,对X-波段雷达海面回波的多普勒频移信息进行了估计;在此基础上,应用各分辨单元回波的多普勒频移信息,建立了海浪表面轮廓的反演算法。该算法中,同时考虑了雷达入射角、方位角和雷达空间分辨率等因素对反演结果的影响。通过将反演结果与浮标测量数据相比较,发现雷达空间分辨率起到了类似低通滤波的作用,该作用对短重力波谱影响显著。同时,还应用加拿大麦克马斯特大学的IPIX雷达数据对海表轮廓进行了反演,并将反演所得有效波高、海浪周期与现场测量数据进行了比较,反演结果与现场测量结果吻合较好。     

不同坡角公路路基流场的风洞实验

根据内蒙古S315一级公路黑风口路段风沙危害现状,基于风洞模拟实验,采用毕托管测定不同坡角路基模型断面的风速,通过对流场分布、风速廓线及风速减弱率的分析探讨沙漠公路风沙危害的形成机理。结果表明：坡角对路基两侧的积沙范围和风蚀强度有重要影响。风速一定时,坡角越大,路基两侧积沙范围越大,与之对应的防护范围也应加大。路基坡角一定时,路基背风侧积沙范围随风速增大整体可能呈扩大趋势,坡角越大,扩大趋势越不明显,导致大量沙粒堆积在背风坡脚附近,这就需在坡角较大的公路背风侧多设置几道阻沙栅栏和固沙方格来降低风速、防治沙害。风沙流对迎风坡脚和迎风坡肩的风蚀作用最强,在实际应用中,应重点对这两个部位进行工程砌护,以防路基塌陷造成交通事故威胁公路安全运营。     

边界层风廓线雷达资料在浙中强对流天气中的应用

利用义乌CFL 03边界层风廓线雷达资料,对浙中地区15次强对流天气过程进行了分析。结果表明：①水平风不仅能提前于天气图数小时获知冷空气入侵,预判强对流的发生,而且通过对低空西南急流尤其是超低空西南急流或偏南急流的研究发现,其对短时暴雨或降雹能提供非常有利的信息,同时任何风向的超低空急流都可以作为判断雷雨大风的依据;②垂直速度和大气折射率结构常数（CN2）的大小能较好地反映降水开始和结束,而降水发生时,功率谱密度表现为正径向速度,谱宽变宽,且各信号形状较为相似;③当径向速度图出现速度模糊现象,尤其是在低层时,地面对应有大风。风廓线雷达资料对强对流天气的发生发展有较可靠的指示意义。结合多普勒雷达资料,可有效加强本地短临预报能力。     

中国台湾浅滩海砂砂体的地球物理特征及有利赋存标志*

探测查明海砂分布及其资源量, 对海洋矿产资源规划和社会经济发展有重要意义。利用在中国台湾浅滩采集的单波束测深、侧扫声呐、浅地层剖面、单道地震等多源地球物理数据, 识别出海底沙脊、沙波、埋藏古河道等有利于海砂赋存的地貌标志, 以及厚泥盖层等不利标志, 它们在平面上渐变交错分布。地球物理数据与表层沉积物、钻孔岩心结果对比, 证实浅地层剖面能有效识别表层砂体上部和排除厚泥盖层(厚度>10m), 表层砂体上部呈断续中弱振幅杂乱反射; 单道地震剖面能有效识别砂-泥地层界面, 垂向上刻画表层及埋藏砂体形态, 砂体最主要的特征为连续性差的弱振幅反射中夹杂空白、杂乱的“白雾”反射。砂体响应特征反映了砂体声学较难穿透的特性, 同时也可能是砂体含气所致。分析表明在砂体形态多变或钻孔分布密度低时, 利用地球物理方法, 结合一定数量的钻孔岩心约束, 相比仅依靠大量钻孔岩心, 可更为经济、高效地对砂体的垂向形态和平面展布进行精细刻画, 从而有利于更准确地估算海砂的资源量。     

岬间海滩泥沙输运趋势与剖面分形研究

根据1999年7月实测的粤东岬间海滩沉积与地形变化资料,采用沉积物输运概率模式(McLaren模型)对海滩沿岸泥沙运移趋势进行探讨。结果表明,在常波况条件下海滩沿岸泥沙向偏南方向运移,在高能条件下可能出现与常波况条件下相反运动的趋势。进一步利用分形分布模型研究了海滩剖面的分形性质,提出了岬间海滩剖面地形变化的短期分形预测模型。     

多波束海底地形畸变校正与声速剖面反演

提出了一种多波束测量声速剖面反演方法。即采用EOF(empirical orthogonal function)算法,对测区实测声速剖面数据进行模态向量提取,以多波束测量声速改正不完善引起的地形畸变程度为依据构造适应度函数,通过遗传算法优化声速剖面的重构系数,实现声速剖面反演。实验结果表明,反演的声速剖面能有效改正声速误差引起的海底地形失真,显著提高了多波束水深测量数据精度和处理效率。     

潮滩剖面形态与泥沙分选研究进展

潮滩剖面形态与多组分泥沙分选是海岸动力学与河口、海岸地貌学的重要研究内容,对保持生物多样性、研究沉积历史和沿海工程评估等具有重要的实际意义。从现场观测、理论解析和数值模拟等方面,归纳了在潮滩剖面形态特征与多组分泥沙分选方面研究的主要进展。回顾了潮滩剖面形态分别在潮流和波浪主导下的经典理论解析解,剖析了包括潮流、波浪泥沙来源及特性等主要影响因子以及植被、海平面上升、围垦工程等其他影响因子对潮滩剖面形态水平向、垂向泥沙分选过程的作用机理,同时提出了考虑水动力、生物作用、人类活动等多因子耦合作用下潮滩演变研究以及定量化预测方向的若干亟待解决的科学问题。     

2013年5月14—16日江西暴雨过程成因及非常规资料特征分析

利用常规观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、风廓线雷达、GPS/MET可降水量等非常规资料,对2013年5月14—16日江西区域性暴雨的成因进行了分析。结果表明:1)此次暴雨过程较强的动力条件和水汽条件是在高空低槽、中低层切变线、西南急流、低涡的共同作用下形成的。2)低层暖湿气流与高层干冷空气的配置有利于热力不稳定能量积聚;稳定度(θse500-850)密集区有利于激发中尺度对流云团发生发展;较强的垂直风切变对不稳定能量的释放和对流性暴雨的产生起到了触发的作用。3)风廓线雷达监测的超低空西南急流脉动与下风方地区的强降水相对应;该雷达监测的中低层风场特征对辅助分析天气尺度系统演变有一定的参考;风廓线雷达特征表现的强信噪比、较大的垂直向下运动与本站的强降水对应。4)强降水落区基本与可降水量(PWV)等值线密集带相对应;最大雨强常在可降水量值达到最高点之后1—3 h出现;在降水出现前站点的PWV值增幅越大,上升至高位值后维持时间越长,同时又有动力触发,对应该站点降水量也越大。     

简易纵剖面仪及其在岩体结构面粗糙度系数研究中的应用

本文介绍了自制简易纵剖面仪的基本原理、主要部件及其操作要点。简易纵剖面仪具有原理简单、设备轻便、操作简便、实用效果好且速度快等优点。用简易纵剖面仪可快速绘制大量结构面表面轮廓曲线,以便进行JRC统计分析和结构面抗剪强度的统计估算,克服了由于样本数少而估算结果代表性差的缺陷;还可以从统计角度研究结构面JRC和抗剪强度的尺寸效应、各质异性和各向异性等问题,为客观地综合评价岩体结构面抗剪强度提供可靠依据。文末根据实用效果指出简易纵剖面仪在工程实践中的广阔应用前景。     

Particle velocity and concentration profiles in bedload experiments on a steep slope

Depth profiles of particle streamwise velocity, concentration and bedload sediment transport rate were measured in a turbulent and supercritical water flow. One‐size 6 mm diameter spherical glass beads were transported at equilibrium in a two‐dimensional 10% steep channel with a mobile bed. Flows were filmed from the side by a high‐speed camera. Particle tracking algorithms made it possible to determine the position, velocity and trajectory of a very large number of particles. Approximately half of the sediment transport rate was composed by rolling grains, and the other half by saltation. This revealed a complex structure, with several concentration and flux peaks due to rolling, and one peak due to saltation. With an increase of the sediment transport rate, the depth structure remained the same at the water/granular interface, with peak value increases but with no shift in elevations. The saltation region expanded towards higher elevations with an increase of the particle velocity commensurate to the water velocity. The proportion of the sediment transport rate in saltation did not vary significantly. The particle streamwise velocity profiles exhibited three segments: an exponential decay in the bed, a linear increase where rolling and saltation co‐existed, and above this, a logarithmic‐like shape due to saltating particles. These results are comparable to profiles measured and modelled in dry granular free surface flows and in more intense bedload such as sheet flows. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.